骨胳肌缺血性损伤的磁共振弥散张量成像研究

磁共振弥散张量成像(DTI)是一种通过DTI参量如部分各向异性(FA)、平均弥散率(MD)、轴向弥散系数(λ//)和径向弥散系数(λ⊥)以及纤维结构等来反应和评估骨骼肌微观结构的强有力工具。然而,之前的大部分研究都在成年物种上研究,并且年龄对于损伤肌肉再生的影响仍然不明确。在本研究中,利用DTI技术动态研究幼年及老年鼠的缺血损伤骨骼肌的微观结构变化,研究结果有利于更好的理解肌肉修复过程。 10只老年鼠(11月龄)、3只成年鼠(3月龄)和10只幼年鼠(4周龄)通过执行永久性结扎腹主动脉来引起后肢骨骼肌缺血。分别在术前、术后2小时、2天、9天及21天在3.0TMR扫描仪上应用多次激发读出方向上分段式EPI DTI进行研究。每个时间点的动物数量为6只,MR实验结束后每组处死一只做H&E染色病理分析。每层图片除去骨头和大血管部位,计算该层平均FA、MD、λ∥、λ和纤维无序程度(DA)。利用方差分析(ANOVA)中的邦弗朗尼事后多重检定/检验法(post hoc Bonferroni's multiple comparison tests)来研究骨骼肌微观结构变化过程,并设定p<0.05为有明显统计差异。此外用MedInria来重建骨骼肌纤维三维结构,每只大鼠的纤维数量及长度与各自的对照组进行归一化。 对于幼年组,DA和FA在术后两天增长显著,平均和方向性弥散率在引发缺血后两小时持续减少,之后DTI参量开始恢复。具体地,DA和λ//在术后9天,FA、MD和λ⊥在术后21天恢复到正常数值。对于老年组,FA和DA在术后9天明显增加,平均和方向性弥散率在术后9天持续降低,最终所有的这些参量都在术后21天恢复正常。 研究结果显示,幼年及老年组的FA在术后都增加,可能是和水肿或发炎引起的细胞内空间增大有关。平均和方向性弥散率减少则是由细胞间空间的收缩引起的。DA增加反映了缺血性损伤后纤维结构的规整性受到明显破坏。另外,幼年组比老年组对于缺血更加敏感,同时也恢复的更快,确定了肌肉再生的过程是和年龄相关的。这些研究发现理解肌肉恢复进程提供更多信息,同时也有利于发展了针对性的临床治疗策略。